阴极冷却固定床反应器电合成乙醛酸

以过饱和草酸水溶液为阴极液,盐酸溶液为阳极液,在阴极冷却固定床电化学反应器内草酸电解合成乙醛酸。考察了电流密度、电极和电解液温度、阴极材料对合成乙醛酸时空产率和电流效率的影响。结果表明,阴极冷却固定床反应器是一种较理想的反应器,用石墨板作阳极,铅作阴极,电流密度为400.5A/m2,阴极空速u0=0.505m/s,电解温度为20℃左右时,电解1.5h,在阴极可得到质量分数为5.45%的乙醛酸溶液,平均时空产率可达0.12kg/dm3·h以上。     

改性海藻酸钠／壳聚糖双极膜成对电解制备乙醛酸

以镍网电极-改性海藻酸钠/壳聚糖双极膜(Ni-mSA/mCS BM)作为阴阳两室间的隔膜,利用双极膜的中间界面层水解离特性成对电解制备乙醛酸.水解离特性分析结果表明,双极膜中水解离后生成的H 透过mSA阳离子膜进入阴极室中,可及时补充草酸电还原生成乙醛酸过程中的H 消耗;OH(透过mCS阴离子膜进入阳极室中,与乙二醛电氧化生成乙醛酸过程中产生的H 结合生成H2O,可促进正向反应的速度.以饱和草酸和盐酸的混合液作阴极液,以10%乙二醛和10%KBr的混合液作阳极液,镍网为阴极,二氧化铅为阳极,在电流密度为20 mA·cm-2常温下电解,阴极电流效率达82.9%,阳极电流效率达75.7%,电解电压低于2.7 V.     

固定床电解槽变电流电解乙二醛合成乙醛酸

研究了支持电解质、阳极类型和变电流电解方式等因素对电解乙二醛合成乙醛酸过程的电流效率和乙醛酸选择性的影响。在选用的支持电解质中盐酸是最合适的支持电解质 ;固定床阳极电解效果优于平板型阳极电解效果 ;变电流电解效果好于恒电流电解效果。当阳极电解液初始组成为w(乙二醛 ) =7.0 %、w(盐酸 ) =8.0 % ,阴极电解液组成为w(硫酸 ) =2 0 %的水溶液 ,变电流电解的平均电流密度为 15 35A/m2 时 ,电流效率为 85 .0 %、乙醛酸选择性为 94.3% ,阳极初产品中m(乙醛酸 )∶m(乙二醛 )≥ 40∶3。     

草酸电解还原制备乙醛酸的放大研究

中试电解槽中采用了双面电极板和湍流器 ,实现了电解液的均匀分布和电流的均匀分布。当电解槽的长宽比为 1.7∶1 0、电解液流速为 0 .139m/s时 ,电流效率为 84.82 %、乙醛酸的选择性为 93.4%。而在相同的电流密度和电解温度下 ,当小试电解液流速为 1.0m/s时 ,电流效率为 84.2 7%、乙醛酸的选择性为 86 .76 % ,放大效应接近 1.0。     

间接电氧化媒质Ce4+/Ce3+的循环与再利用

设计了一种适用于间接电氧化合成反应,中试规模的填充式隔膜电解槽.该电解槽以铜板为阴极,PbO2/Ti石墨颗粒填充电极为阳极,电解液[0.16mol/L Ce2(SO4)3,1.5 mol/L H2SO4]采用外循环的方式控制其温度为30～50℃,在50A/m2的电流密度下电解,获得大于80%的电流效率.讨论了电极材料、电流密度、电解液温度、Ce3+浓度和循环次数等对电流效率的影响.其中Ce3+浓度是限制电流密度和影响电流效率的主要因素;电解液在间接电氧化对甲氧基甲苯反应中连续循环使用20次,仍然保持高于85%的电流效率;PbO2/Ti石墨颗粒填充电极使用寿命超过6个月.     

草酸电解还原制备乙醛酸的研究

研究连续草酸电解还原制备乙醛酸的过程和工艺。采用一膜两室电解面积为10cm×10cm的离子膜电解槽进行连续电解实验,比较了电极材料、阳离子交换膜材料、研究了电解液流量对电流效率的影响以及电流密度、电解温度和电解时间对电解过程的影响。结果表明以铅极板作阴极、钽-铱作阳极板、NF-1型含氟磺酸阳离子交换膜时电解的效果较好,得到的优化电解条件为:电流密度1000A.m-2,电解温度25℃,电解时间4.5h,阴极液和阳极液流量均为2L.min-1。在此条件下的电耗为3038.9kWh.t-1产品,研究结果可为工业化设计提供参考数据。     

草酸电解过程中阴极失活影响因素研究

考察了草酸电解还原制乙醛酸过程中铅阴极失活的因素。实验表明,电解产物乙醛酸在电极表面的吸附量ΓR随着反应的进行不断增大,电流效率也随之大幅下降。尽管电解过后的铅电极表面可能形成草酸铅及氧化铅颗粒,导致反应物与电极表面接触区域减小,从而使得反应速率下降,但仍没有电解液组成变化对电流效率的影响大。而低析氢过电位金属在浓度较低时,电极表面的沉积对电流效率降低的影响并不显著。     

硼掺杂金刚石膜电极电氧化降解对氯苯酚废水

采用循环伏安法研究了中性介质中对氯苯酚在硼掺杂金刚石(BDD)膜电极上的电氧化行为。提出了一种以BDD膜电极为阳极的电化学氧化降解对氯苯酚废水的新工艺,考察了阳极电流密度、对氯苯酚初始浓度、电解液初始pH、支持电解质浓度等工艺因素对电氧化降解效果的影响。结果表明:在阳极极化电位为1.4～1.6V(vs.SCE)时,对氯苯酚在BDD膜电极表面发生直接电氧化反应,生成易吸附的中间产物,导致电极活性降低;在阳极极化电位高于2.0V(vs.SCE)时,BDD膜电极能够良好地电氧化降解对氯苯酚溶液,该过程是通过直接电氧化过程与间接电氧化过程联合作用实现的。通过考察若干工艺因素对对氯苯酚电氧化降解效果的影响发现,较为理想的工艺参数组合为,阳极电流密度60mA·cm-2、支持电解质浓度10g·L-1、对氯苯酚初始浓度10mmol·L-1、电解液初始pH7。在该工艺条件下,COD去除率达到96.1%,平均电流效率为50.2%。高效液相色谱证实了BDD膜电极能有效地电氧化降解对氯苯酚。     

碘仿电解合成的工艺研究

开发了一种以石墨为阳极、铅为阴极、采用旋转阳极和离子膜分隔电解槽的碘仿电解合成的先进工艺 ,经过 5因素 4水平的正交试验 ,发现影响电流效率的各工艺因素中 ,阳极电流密度的影响最大 ,其次分别为阳极液温度 ,阳极液 p H值 ,阳极液中碘化钾的浓度和阳极转速。优化得到碘仿电合成的最佳工艺条件为 :碘化钾浓度 2 0 0 g· L- 1 ,阳极电流密度 2 5 A· dm- 2 ,阳极液温度为 2 0℃ ,阳极液 p H值为 9.5,阳极转速为2 0 0 r· min- 1 ,在此最佳工艺条件下 ,电流效率可达 97.2 3%。     

电化学合成乙醛酸研究

研究了隔膜电解草酸法生产乙醛酸的工艺 ,首次使用了性能优越的新型阳极材料钽铱电极和HF - 1 0 1型强酸型阳离子交换膜 ,并对电解工艺进行优化 ,结果表明 :在电解温度为 2 0℃ ,电流密度为 35 0A/m2 ,使用HF - 1 0 1型阳离子交换膜和钽铱电极 ,电解草酸饱和溶液 8h后 ,乙醛酸产率达 96 1 3% ,明显高于国内文献值。该法具有电解液不受污染 ,离子交换膜不易中毒且无机械损伤 ,阳极材料使用寿命长 ,产品纯度、产率高等优点 ,具有广阔的工业化前景。     

用草酸电化学合成尿囊素的研究

２０ ℃、电流密度６００ Ａ／ｍ２ 条件下,以铅板作电极,在无隔膜槽中电解草酸饱和溶液制得乙醛酸,产率５２％ ,电流效率７５％ 。乙醛酸、尿素、盐酸物质的量比为１∶３－５∶０－３,８０ ℃下,乙醛酸与尿素反应２ ｈ 可制得尿囊素,产率为５４－０ ％ 。     

Modeling of a packed-bed electrochemical reactor for producing glyoxylic acid from oxalic acid

A two-dimensional reactor model was established for a packed-bed electrochemical reactor with cooled cathode (PERCC) for producing glyoxylic acid from oxalic acid based on the system's reaction kinetics, mass conservation equation, and the equation of charge conservation in terms of solution-cathode potential to describe the distributions of glyoxylic acid concentration and electrolyte potential in the cathode compartment of the PERCC. The equation for a circulating mixer was also presented to account for the accumulation of glyoxylic acid in the catholyte of a batch electroreduction process. Using the orthogonal collocation approach, the partial differential equations of the model could be converted into sets of algebraic equations and be numerically solved. The effects of operating temperature, conductivity of catholyte, operating cathode potential, and volumetric flow rate of the catholyte on the current efficiency and concentration of glyoxylic acid were simulated and discussed, with emphasis on the current densities generated from main and side reactions. The model was used in a batch operation process and a continuous operation process, with the predicted results being generally in good agreement with the experimental data for both the cases.     

草酸电解还原生成乙醛酸的影响因素

研究了草酸电解还原生成乙醛酸的各种影响因素,对阳极材料、电流密度、隔膜、助剂的加入以及时间、温度、电解质的影响作了描述。     

乙醛酸的合成技术进展

介绍了乙醛酸的生产现状,评述了乙二醛氧化法、草酸电解法和配对电解法生产乙醛酸的新方法、新工艺,并从降低生产成本和提高产品质量的角度总结了合成乙醛酸的技术改进情况,提出了乙醛酸今后的研究方向。     

电解法回收废盐酸实验研究

采用滤压式隔膜电解槽对低质量分数废盐酸进行电解回收利用实验研究,实验分别讨论了电流密度、电解液流量、温度和HCl、NaCl混合电解液质量分数对槽电压和电流效率的影响,通过实验得出,电流效率影响最显著的因素是电解液流量,槽电压的最主要影响因素是电流密度。最佳工艺水平为:流量12 mL/min,电流密度0.2 A/cm2,电解温度50℃,电解液为质量分数7%HCl与NaCl混合液。验证实验得出电流效率为95.11%,槽电压为4.1 V。     

草酸电解生产乙醛酸工艺改进

对电解还原草酸生产乙醛酸工艺和设备进行了改进,在优化工艺条件下,中试电流效率７６．７％,化学产率９２．５％,槽电压５．７Ｖ,生产过程稳定。根据中试结果进行了经济评价,提出了进一步改进的建议     

废盐酸电解回用技术研究

采用隔膜电解法对低浓度盐酸废水进行电解回用实验研究,分别讨论了电流密度、电解液流量、电解液浓度、温度以及电解时间对槽电压和电流效率的影响,并得出槽电压最敏感因素为电流密度,电流效率最敏感因素为电解液流量。最佳工艺水平为:流量8 mL/min,电流密度0.2 A/cm2,电解液为质量分数7%的HCl与NaCl的混合液,电解温度70℃;并分析了槽电压与电流密度的关系以及电解流出液中游离氯的含量与电流密度和电解液浓度之间的关系。为废盐酸资源化利用提供了一种新思路和新方法。     

草酸在表面合金电催化剂上还原过程的循环伏安和原位红外反射光谱研究

采用自行研制的碳载表面合金电催化材料 (Surfacealloy/GC)作为研究电极 ,通过电化学方法和电化学原位FTIR反射光谱等技术 ,对该催化剂在电有机合成中的性能进行研究。结果表明 :所研制的Surfacealloy/GC对草酸的加氢还原表现出很高的电催化活性 ,草酸的还原电位为 - 0 .40V ,与通常用的阴极铅材料相比 ,正移约6 0 0mV ;电化学原位FTIR反射光谱研究结果指出 ,草酸的还原产物主要为乙醛酸 ,表明该电极在较低的过电位下就能还原草酸生成乙醛酸。